Исследование RL-цепей и RС-цепей при синусоидальном источнике тока. Явление резонанса напряжений и резонанса тока в цепи синусоидального переменного тока. Исследование трансформатора, страница 5

                                                I_2a                    U

                                            φ      

                                                 φ'         

                                                   I₁'       I₃

                                             I₁=I₂        I_2p

                                                       O

Рис.4.3. Векторная диаграмма при исследовании резонанса
тока в цепи переменного тока

Таким образом, подключение конденсатора параллельно индуктивности позволяет совершать большую полезную работу при том же напряжении в цепи переменного тока и значительно меньшем потреблении тока.

Расчетные величины, указанные в табл.4.1, определяются по следующим формулам:

·  реактивная мощность цепи до подключения конденсатора

Q = I₁×U×sinφвар;

·  реактивная мощность цепи после подключения конденсатора

Q' = I₁'×U × sinφ'  вар;

·  реактивная мощность батареи конденсаторов, необходимая для повышения коэффициента мощности от cosφ до cosφ'

Q_c = Q – Q' вар;

·  емкость батареи конденсаторов, необходимая для повышения коэффициента емкости от cosφ до cosφ'

С = P ×10⁶/(2×π׃×U²) × (tgφ–tgφ') мкФ

Величины sinφиsinφ', а такжеcosφ и cosφ' можно найти из векторных диаграмм, построенных в соответствующем масштабе.

Лабораторная работа №5.
Исследование трансформатора в режимах
 холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ)

Цель работы:

Ознакомление с принципами работы и методами испытаний трансформатора в режимах холостого хода и короткого замыкания.

Необходимое оборудование и приборы (шт):

-вольтметр на 150-300В……………………………………………..1шт.

-вольтметр на 7.5-60В……………………………………………….1шт.

-амперметр на 1.0-2.0А……………………………………………...1шт.

-амперметр на 2.5-5.0А……………………………………………...1шт.

-ваттметр на 1.0-2.0А до 300В……………………………………...1шт.

-однофазный трансформатор типа ОС-0,25, 220/36 В…………….1шт.

Последовательность работы:

1. Собрать электрическую цепь в соответствии со схемой, изображенной на рис. 5.1

Рис. 5.1 Схема исследования трансформатора в режимах
холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ)

I. Исследование трансформатора в режиме ХХ

2. Подать с помощью ЛАТРа на первичную обмотку трансформатора Т_р номинальное напряжение U_min=220В, измерить ток I_o, мощность P_o и вторичное напряжение U₂₀ в режиме ХХ.

3. Результаты измерений внести в табл. 5.1

Таблица 5.1

№ измерения	U20	Io	Po	K	сosφo
	В	А	Вт
1
2
3
4
5
6
7
8

4. На основании результатов измерений определить коэффициент трансформатора К и  сosφ_oдля испытуемого трансформатора и их значения занести в табл. 5.1.

5. Для построения характеристики в режиме холостого хода измерения производить, изменяя напряжение на первичной обмотке трансформатора от 220В до 60В через каждые 20В.

6. Результаты измерений внести в табл. 5.2

Таблица 5.2

№ измерения	U20	Io	Po	сosφo
	В	А	Вт
1
2
3
4
5
6
7
8

7. На основании результатов измерений определить для каждого измерения значение  сosφ_o.

8. Построить характеристики трансформатора в режиме ХХ: I₁₀=ƒ₂(U₁₀);   сosφ_o = ƒ₃(U₁₀). 

9. По данным табл. 5.1 построить в масштабе векторную диаграмму.   

II. Исследование трансформатора в режиме КЗ.

1. В схеме (см. рис. 5.1) следует заменить амперметр с пределами 1,0-2,0А на амперметр с пределами измерения 2,5-5,0А, а вольтметр, измеряющий напряжение U₂, использовать с пределами измерений 7,5-60В.

2. Вторичную обмотку трансформатора закоротить.

3. До подключения трансформатора к источнику питания установить движок ЛАТРа в исходное состояние.

4. С помощью ЛАТРа плавно изменять напряжение на первичной обмотке трансформатора, при которых ток первичной обмотки I₁составит 0,5; 0,75; 1,0 и 1,2 от номинального значения тока первичной обмотки трансформатора.

5. Для каждого указанного значения тока первичной обмотки трансформатора измерить напряжение U₁и потребляемую трансформатором мощность Р₁, а также вычислить сosφ_o

6. Результаты измерений внести в табл. 5.3

Таблица 5.3

№ измерения	U1	I1	P1	сosφо
	В	А	Вт
1
2
3
4

7. По результатам измерений  и вычислений определить:

- полное сопротивление короткого замыкания Z_k,

- активное сопротивление короткого замыкания R_k,

- реактивное сопротивление короткого замыкания X_k,

- активные и реактивные сопротивления обмоток трансформатора R₁, R₂, X₁, X₂,

- процентное значение напряжения короткого замыкания U_k% = U_k/U_1н×100%

- процентную потерю напряжения во вторичной обмотке трансформатора при сosφ₂ = 0,8 и номинальной нагрузке (I₂ = I_2н)

8. Построить характеристики короткого замыкания, т.е. зависимости I₁=f₁(U₁), P₁=f₂(U₁) и сosφ₁=f₃(U₁), а также векторную диаграмму короткого замыкания в соответствующем масштабе.

Методические указания:

В данной лабораторной работе рассматриваются два режима работы трансформатора: режимы короткого замыкания и холостого хода.

I. Исследование трансформатора в режиме холостого хода

В режиме ХХ на первичную обмотку трансформатора подается номинальное напряжение, а вторичная обмотка разомкнута. Полный ток ХХ I_o состоит из активной составляющей I_ок и находится в одной фазе с напряжением U₁, а другая (реактивная составляющая) тока I_ok отстает от напряжения U₁ на угол 90^о. (см. рис. 4.2).